跟踪（堆栈分配的）对象

Question

在一个相当大的应用程序中，我想跟踪有关某个类的对象的一些统计信息。为了不降低性能，我希望在拉取配置中更新统计信息。因此，我需要在某个位置引用每个活动对象。是否有一种惯用的方式来：

1. 创建、搜索、迭代此类引用
2. 自动管理（即在销毁时删除引用）

我在这里考虑的是一组智能指针，但是内存管理会有些颠倒：我不想在智能指针被销毁时销毁对象，而是希望智能指针被删除，当对象被销毁。理想情况下，我不想重新发明轮子。

我可以忍受删除指针的延迟，我只需要一种方法来快速使它们无效。

edit：因为稻谷要求它：基于拉取的收集的原因是获取信息可能相对昂贵。推送显然是一个干净的解决方案，但被认为过于昂贵。

Answer 1

该语言没有允许您执行此操作的特殊功能。有时对象跟踪是通过滚动您自己的内存分配器来处理的，但这在堆栈上并不容易。

但如果您只使用堆栈，它实际上会使您的问题更容易，假设被跟踪的对象位于单个线程上。 C++ 对堆栈的构造和销毁顺序做出了特殊保证。即销毁顺序正好与构造顺序相反。

因此，您可以利用它在每个对象中存储一个指针，外加一个静态指针来跟踪最近的一个。现在您有了一个表示为链表的对象堆栈。

template <typename T>
class Trackable
{
public:
    Trackable()
    : previous( current() )
    {
        current() = this;
    }

    ~Trackable()
    {
        current() = previous;
    }

    // External interface
    static const T *head() const { return dynamic_cast<const T*>( current() ); }
    const T *next() const { return dynamic_cast<const T*>( previous ); }

private:
    static Trackable * & current()
    {
        static Trackable *ptr = nullptr;
        return ptr;
    }

    Trackable *previous;
}

例子：

struct Foo : Trackable<Foo> {};
struct Bar : Trackable<Bar> {};

//  :::

// Walk linked list of Foo objects currently on stack.
for( Foo *foo = Foo::head(); foo; foo = foo->next() )
{
    // Do kung foo
}

现在，诚然，这是一个非常简单的解决方案。在大型应用程序中，您可能有多个堆栈使用您的对象。您可以通过使 current() 使用 thread_local 语义来处理多个线程上的堆栈。虽然你需要一些魔法来完成这项工作，因为head() 需要指向线程注册表，这需要同步。

您绝对不希望将所有堆栈同步到一个列表中，因为这会破坏程序的性能可伸缩性。

至于您的拉动要求，我认为这是一个单独的线程想要遍历列表。您需要一种同步方法，以便在迭代列表时阻止所有新对象的构造或破坏在 Trackable<T> 内。或类似的。

但至少您可以采用这个基本概念并将其扩展到您的需要。

请记住，如果您动态分配对象，则不能使用这种简单的列表方法。为此，您需要一个双向列表。

Answer 2

最简单的方法是在每个对象中包含代码，以便它在实例化时注册自己并在销毁时将自己删除。使用 CRTP 可以轻松注入此代码：

template <class T>
struct AutoRef {

    static auto &all() {
        static std::set<T*> theSet;
        return theSet;
    }

private:
    friend T;

    AutoRef() { all().insert(static_cast<T*>(this)); }
    ~AutoRef() { all().erase(static_cast<T*>(this)); }
};

现在Foo 类可以从AutoRef<Foo> 继承，以便在AutoRef<Foo>::all() 中引用其实例。

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